[发明专利]软开关并网逆变器的电网电压前馈补偿控制电路

说明书

本发明公开了并网逆变器的电网电压前馈补偿控制电路，针对平均电流控制型软开关并网逆变器，将电网电压作为前馈量，分别对控制电路中的电流环参考值、开关管的开通和关断时间进行补偿，针对滞环电流控制型软开关并网逆变器，将电网电压的一次微分量作为前馈量，对滞环电流包络线参考值进行补偿。在并网逆变器接入非理想公共电网时，本发明所涉及的控制策略可抑制其入网电流中含有的电网背景谐波，在整个负载范围内显著降低入网电流的总谐波畸变率。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其属于电力电子变流器的控制技术领域，具体涉及一种软开关并网逆变器的电网电压前馈补偿控制电路。

背景技术

并网逆变器是光伏等分布式新能源入网的“咽喉”，是实现间歇性电能高效、稳定、可靠接入电网的关键装备，直接决定新能源发电系统能效水平。变换效率和入网电流总谐波畸变率是并网逆变器最为关键的技术指标。传统逆变器工作在电感电流连续模式(CCM)，开关损耗高，变换效率低；当逆变器工作于电感电流临界连续模式(CRM)时，使电感电流上升的开关管可在下一个周期开通时实现ZVS或谷底电压开通(VS)，明显降低开关损耗，相比传统连续模式并网逆变器具有高效率的优势。

但是，并网逆变器接入非理想公共电网时，公共耦合点存在着大量由非线性电力设备引起的背景谐波，畸变的电网电压将对并网逆变器的控制环路产生扰动，使得并网逆变器的入网电流中含有大量由畸变电网电压引起的谐波，并网逆变器的入网电流总谐波畸变率较高。针对上述问题，文献“X.Wang,X.Ruan,S.Liu and C.K.Tse.Full Feedforwardof Grid Voltage for Grid-Connected Inverter with LCL Filter to SuppressCurrent Distortion Due to Grid Voltage Harmonics.IEEE Transactions on PowerElectronics.2010,25(12)”提出一种适用于单相连续模式并网逆变器的电网电压全前馈控制策略，该控制策略通过将电网电压的比例项、一次微分项和二次微分项前馈至电流控制器的输出端，实现了并网逆变器入网电流和电网电压之间的解耦，有效地抑制了入网电流中含有的电网电压背景谐波，降低了入网电流的总谐波畸变率。此外，授权公布号为“CN102097824B”和“CN102118028B”的中国发明专利，分别给出了单相连续模式并网逆变器和三相连续模式并网逆变器的电网电压前馈方法，上述技术方案均均大幅降低了连续模式并网逆变器的入网电流总谐波畸变率。

然而，现有针对连续模式并网逆变器的电网电压前馈控制策略将并网逆变器的调制增益视为常系数，而在基于临界连续模式的软开关并网逆变器中，其时变的开关频率导致其调制增益不再为常系数，针对连续模式并网逆变器的电网电压前馈控制策略在临界连续模式并网逆变器中失效，导致临界连续模式并网逆变器在接入非理想公共电网时其入网电流仍存在大量的电网背景谐波，入网电流总谐波畸变率较大，电网适应性提升困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明针对并网逆变器提供了电网电压前馈补偿控制，本发明适用于例如平均电流型软开关控制和滞环电流型软开关控制等相软开关并网逆变器控制策略。针对平均电流型软开关控制，本发明将电网电压前馈补偿至电流闭环调节器的参考值、开关管的开通时间和关断时间，针对滞环电流型软开关并网逆变器，本发明将电网电压前馈补偿至滞环电流包络线参考值，实现了对软开关并网逆变器入网电流中电网背景谐波的抑制，大幅降低了整个负载范围内入网电流的总谐波畸变率。该新型控制策略无需额外电路，可通过数字控制器实现，具有低成本的技术优势。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：